بخش دوم :
جهت کسب اطلاعات بیشتر در این زمینه، بخش قبلی و بعدی را مطالعه کنید.
مقدمه
در دنیای امروز که بهره‌وری انرژی، ایمنی و عملکرد هوشمند تجهیزات صنعتی بیش از هر زمان دیگری اهمیت یافته، سیستم‌های مشعل گازسوز به‌عنوان یکی از ارکان اصلی گرمایش در صنایع، موتورخانه‌ها و تأسیسات حرارتی، نیازمند کنترلی دقیق، سریع و ایمن هستند. در گذشته، فرایند احتراق اغلب به‌صورت دستی یا نیمه‌اتوماتیک انجام می‌گرفت که علاوه‌بر کاهش بازدهی، مخاطرات ایمنی متعددی نیز به همراه داشت. اما امروزه، با پیشرفت‌های تکنولوژیک و افزایش نیاز به نظارت پیوسته، کنترل هوشمند عملکرد در مشعل‌های گازی به یک استاندارد ضروری تبدیل شده است.
در این سیستم‌ها، اجزایی نظیر رله‌های مرکزی، پایه‌های فرمان، پرشر گاز و هوا، میله یونیزاسیون و شیرهای برقی به‌شکل منسجم و هماهنگ عمل می‌کنند تا ایمنی و بهره‌وری حداکثری حاصل شود. این اجزا در قالب یک سیستم کنترلی یکپارچه، عملکرد دقیق و بدون نقص مشعل را تضمین می‌کنند، به‌گونه‌ای که کوچک‌ترین انحراف یا اختلال در مراحل احتراق به‌سرعت شناسایی شده و اقدامات پیشگیرانه به‌صورت خودکار فعال می‌گردد. فهم چگونگی عملکرد این اجزا، نه تنها برای مهندسان و تکنسین‌های تأسیسات ضروری است، بلکه در طراحی و بهره‌برداری از سیستم‌های گرمایشی مدرن نیز نقش کلیدی ایفا می‌کند.
کنترل هوشمند عملکرد در مشعل‌های گازسوز
مشعل‌های گازسوز به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که فرآیند احتراق در آن‌ها به‌صورت خودکار و ایمن انجام شود. با توجه به این‌که کوچک‌ترین اختلال در عملکرد مشعل می‌تواند خطراتی جدی از جمله نشت گاز یا انفجار به‌همراه داشته باشد، سیستم کنترلی دقیق و هوشمندی در آن‌ها تعبیه شده است. این سیستم کنترلی متشکل از سنسورها، کنترلرها، شیرهای برقی و تجهیزات حفاظتی است که در هر مرحله از کارکرد مشعل، وضعیت اجزای مختلف را پایش می‌کند. در صورتی که هرگونه نقص فنی، کمبود هوا، عدم تشکیل شعله، افت فشار گاز یا عملکرد نامناسب در یکی از اجزای کلیدی سیستم رخ دهد، کنترلر مرکزی فوراً وارد عمل شده و دستور قطع کامل فرآیند احتراق و خاموشی مشعل را صادر می‌کند. این ساختار نظارتی، ایمنی سیستم را تضمین کرده و مانع از ادامه کار مشعل در شرایط ناایمن می‌شود. در واقع، کنترل اتوماتیک مشعل به‌عنوان مغز متفکر سیستم عمل کرده و ضامن پایداری، ایمنی و راندمان بهینه دستگاه است.
رله؛ مغز فرماندهی مشعل گازی
رله، به‌عنوان قلب تپنده سامانه کنترلی مشعل گازی شناخته می‌شود و نقش اصلی آن مدیریت کامل فرآیند احتراق به‌صورت مرحله‌به‌مرحله و هوشمندانه است. تمام تجهیزات جانبی مشعل نظیر شیر برقی، فن، ترانس جرقه، فتوسل و... تحت فرمان رله عمل می‌کنند. این تجهیز کنترلی با دریافت سیگنال‌های ورودی از حسگرها و بررسی صحت عملکرد اجزای سیستم، تصمیم‌گیری نهایی را درباره ادامه یا توقف کار مشعل اتخاذ می‌کند. در واقع، تا زمانی که رله اطمینان حاصل نکند که تمامی شرایط احتراق به‌درستی برقرار است، اجازه شروع فرآیند جرقه‌زنی و گازرسانی را صادر نمی‌کند. در صورت تشخیص کوچک‌ترین خطا یا ناهماهنگی در هر مرحله، رله به‌طور خودکار سیستم را خاموش کرده و با ارسال پیام خطا، از وقوع حادثه جلوگیری می‌کند. به‌زبان ساده، رله همان کنترلر مرکزی یا مغز متفکر مشعل است که عملکرد ایمن و دقیق آن را تضمین می‌کند.
پایه رله در مشعل گازی؛ نقطه اتصال فرمان‌های الکتریکی
پایه رله در مشعل گازی، به‌نوعی مرکز تقسیم و سازمان‌دهی سیم‌کشی سیستم کنترلی محسوب می‌شود. این بخش مانند یک برد فرمان عمل کرده و تمامی قطعات برقی با هدف دریافت یا ارسال سیگنال به این قسمت متصل می‌شوند. در واقع، پایه‌های رله رابط میان منبع تغذیه، تجهیزات اجرایی و واحد فرمان (رله مرکزی) هستند. هر پایه وظیفه‌ای مشخص دارد که در ادامه به شرح اختصاصی آن‌ها می‌پردازیم :
• پایه 1: خروجی سیگنال هشدار یا آلارم – در صورت بروز خطا یا توقف مشعل، این پایه فرمان لازم را جهت فعال‌سازی سیستم هشدار ارسال می‌کند.
• پایه 2: اتصال به الکترود یونیزاسیون – برای پایش حضور شعله و ارسال سیگنال بازخورد به رله استفاده می‌شود.
• پایه 3: خروجی به ترانس جرقه – ولتاژ لازم برای تولید جرقه اولیه از طریق این پایه به ترانس منتقل می‌گردد.
• پایه 4: فرمان به موتور فن – انرژی الکتریکی مورد نیاز برای به‌کار افتادن الکتروموتور فن از این پایه تأمین می‌شود.
• پایه 5: راه‌اندازی شیر برقی مرحله اول – آغاز جریان گاز از طریق فعال‌سازی این شیر انجام می‌گیرد.
• پایه 6: شیر برقی مرحله دوم – در مشعل‌های دومرحله‌ای، وظیفه راه‌اندازی مرحله دوم گازرسانی را بر عهده دارد.
• پایه‌های 5 و 7: ارتباط با کلید کنترل فشار هوا – این کلید، فشار هوای دمیده‌شده توسط فن را کنترل کرده و در صورت اختلال، مسیر را قطع می‌کند.
• پایه 8: نول (خط برگشت جریان) – تکمیل مسیر جریان الکتریکی.
• پایه 9: ورودی فاز – برق پس از عبور از ترموستات و کلید فشار گاز، از طریق این پایه وارد سیستم می‌شود تا فرآیند راه‌اندازی آغاز گردد.
درک دقیق چیدمان این پایه‌ها برای تکنسین‌ها و نصاب‌های سیستم مشعل بسیار حیاتی است؛ چرا که یک اشتباه کوچک در اتصال می‌تواند عملکرد سیستم را دچار اختلال کرده و حتی خطرات ایمنی به‌همراه داشته باشد.
شیر برقی
شیر برقی (یا همان سلونوئید ولو) در سیستم گازرسانی مشعل نقش حیاتی و سه‌گانه‌ای ایفا می‌کند. نخستین وظیفه آن، کنترل قطع و وصل جریان گاز ورودی به مشعل است که به‌صورت کاملاً ایمن و دقیق انجام می‌شود. دوم، شیر برقی میزان سرعت شروع جریان گاز در ابتدای روشن شدن مشعل را تنظیم می‌کند تا فرآیند احتراق به شکل نرم و کنترل‌شده‌ای آغاز شود. سومین وظیفه مهم این قطعه، تنظیم میزان شعله و جریان گاز است تا عملکرد بهینه مشعل تضمین شود.
برای تنظیم سرعت استارت مشعل، معمولاً یک پیچ تنظیم روی شیر برقی وجود دارد. روش کار به این صورت است که ابتدا پیچ را کاملاً بسته و به حالت صفر می‌بریم، سپس حدود دو دور آن را باز می‌کنیم و مشعل را روشن می‌نماییم تا میزان شعله به‌درستی تنظیم گردد. در بعضی از مدل‌های مشعل، در زیر شیر برقی، پیچ دیگری با ابزار آچار آلن قرار دارد که به کمک آن می‌توان دقیقاً مقدار گاز ورودی به شیر را کنترل کرد.
شیر برقی به طور معمول در حالت بسته قرار دارد و با دریافت برق به‌صورت مغناطیسی (مگنتی) به آرامی باز می‌شود. این باز شدن تدریجی باعث می‌شود شعله به صورت ملایم و کنترل شده افزایش یابد. اما هنگام خاموش شدن، شیر به شکل ناگهانی و سریع بسته می‌شود تا جریان گاز بلافاصله قطع گردد و ایمنی سیستم تضمین شود. این عملکرد سریع قطع جریان گاز یکی از ویژگی‌های مهم ایمنی شیر برقی به شمار می‌آید.
پرشر گاز
پرشر گاز یکی از اجزای ایمنی حیاتی در عملکرد مشعل است که وظیفه کنترل فشار گاز ورودی را بر عهده دارد. در شرایطی که فشار گاز کاهش یابد و به حدی برسد که شعله نتواند به‌درستی تشکیل شود، این قطعه به صورت خودکار جریان برق شیر برقی را قطع می‌کند تا از ادامه ورود گاز جلوگیری شود و خطر حوادث ناشی از خاموشی یا انفجار کاهش یابد. به بیان ساده‌تر، پرشر گاز نقش یک کلید ایمنی حیاتی را ایفا می‌کند.
این قطعه در مسیر ورودی گاز نصب می‌شود و برق ورودی آن به پایه شماره 9 در رله مشعل متصل است. در صورت کاهش فشار گاز یا بروز هرگونه مشکل، پرشر گاز فرمان قطع عملکرد مشعل را صادر می‌کند و مانع از ادامه فعالیت دستگاه می‌شود. به همین دلیل، اگر پرشر گاز به درستی عمل نکند، سایر اجزای مشعل نیز قادر به کارکرد نخواهند بود.
از مهم‌ترین مشکلاتی که ممکن است برای پرشر گاز به وجود آید می‌توان به قطع یا کاهش فشار گاز، ایرادات برقی یا قطع جریان برق پرشر، و تنظیم نادرست آن روی مقادیر بالاتر از حد مجاز اشاره کرد که هر یک می‌توانند منجر به توقف ناخواسته مشعل یا عملکرد نادرست آن شوند.
پرشر فشار هوا
پرشر فشار هوا یکی دیگر از کلیدهای ایمنی مهم در مشعل است که وظیفه نظارت بر عملکرد صحیح فن مشعل و تأمین اکسیژن لازم برای احتراق را بر عهده دارد. اگر به هر دلیلی فن از کار بیفتد و هوا به میزان کافی به مشعل نرسد، این کلید به صورت خودکار شیر برقی را بسته و جریان گاز را قطع می‌کند تا از وقوع حوادث احتمالی جلوگیری شود. پرشر هوا مانند پرشر گاز، با اتصال به پایه شماره 7 در رله، در شرایط کاهش یا قطع فشار هوا فرمان توقف مشعل را صادر می‌کند.
از مشکلات رایجی که ممکن است در عملکرد پرشر هوا رخ دهد، می‌توان به سوختگی یا نیم‌سوز شدن موتور فن، گرفتگی یا شکستگی لوله ورودی هوا، خرابی بلبرینگ فن، چرخش معکوس فن، خرابی یا قطع اتصال پرشر هوا، تنظیم نادرست آن روی مقادیر زیاد و همچنین بسته بودن دمپر هوا اشاره کرد که هر یک می‌توانند باعث قطع ناگهانی یا عملکرد ناصحیح مشعل شوند. در نتیجه، نظارت و نگهداری صحیح این قطعه برای حفظ ایمنی و کارایی مشعل ضروری است.
میله یونیزاسیون
میله یونیزاسیون یکی از اجزای کلیدی در مشعل‌های گازی است که برای تشخیص و کنترل شعله به کار می‌رود. این قطعه فلزی در میان شعله قرار می‌گیرد و با بدنه فلزی مشعل اتصال دارد تا حضور شعله را از طریق ایجاد جریان الکتریکی تشخیص دهد. در واقع، هنگامی که گاز و هوا می‌سوزند، مولکول‌ها در اثر حرارت یونیزه شده و بارهای الکتریکی مثبت و منفی تولید می‌کنند. این یون‌ها باعث هدایت جریان الکتریکی می‌شوند و در نتیجه جریانی بین میله یونیزاسیون و بدنه مشعل برقرار می‌شود که رله مشعل از آن برای تایید وجود شعله استفاده می‌کند.
اگر شعله ایجاد نشود، فضای اطراف میله یونیزاسیون یونیزه نشده و مقاومت الکتریکی بسیار زیاد می‌شود، بنابراین جریان برقرار نشده و رله مشعل دستور خاموشی را صادر می‌کند. از نظر علمی، یونیزاسیون فرایندی است که در آن مولکول‌های سوخت و اکسیژن در شعله به ذرات باردار (یون‌های مثبت و الکترون‌ها) تبدیل می‌شوند. در مشعل‌های گازی، میله یونیزاسیون معمولاً از آلیاژ تنگستن و توریم ساخته شده است که در دماهای بالا (حدود ۱۷۰۰ درجه سانتی‌گراد) قادر است الکترون‌ها را پرتاب کرده و به این ترتیب عملکرد خود را به خوبی انجام دهد. این قطعه به کمک سیمی به پایه شماره ۲ رله متصل می‌شود و جریان الکتریکی ضعیفی که بین میله یونیزاسیون و اتصال زمین ایجاد می‌شود، وجود شعله را به صورت سیگنال به رله اطلاع می‌دهد.
نتیجه‌گیری
در یک سیستم مشعل گازسوز پیشرفته، هیچ‌چیز به شانس واگذار نمی‌شود. تمامی اجزای کنترلی، از رله هوشمند گرفته تا میله یونیزاسیون و پرشرها، با نهایت دقت طراحی شده‌اند تا احتراق را تنها در شرایط کاملاً ایمن و بهینه آغاز کنند. این هماهنگی دقیق، نه تنها باعث افزایش عمر مفید تجهیزات می‌شود، بلکه مصرف انرژی را کاهش داده و از خطراتی نظیر انفجار یا نشت گاز جلوگیری می‌کند.
نقش کلیدی رله به‌عنوان مغز فرمان‌دهنده، شیر برقی به‌عنوان نگهبان گاز، پرشرها به‌عنوان سنسورهای ایمنی، و میله یونیزاسیون به‌عنوان چشم تشخیص شعله، در کنار یکدیگر، شبکه‌ای قدرتمند از نظارت و تصمیم‌گیری را تشکیل می‌دهند که ضامن پایداری و کارایی سیستم است.
در عصر تکنولوژی، هوشمندسازی سیستم‌های گرمایشی نه‌تنها یک انتخاب، بلکه یک ضرورت مهندسی است. تسلط بر سازوکار این تجهیزات و آشنایی با نحوه عملکرد اجزای کلیدی آن، برای هر تکنسین و مهندس تأسیسات، گامی اساسی در جهت افزایش ایمنی، راندمان و پایداری سیستم‌های حرارتی محسوب می‌شود.